文/本刊記者 王左利

2007 年3 月1 日，互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)始人Vint Cerf 訪問(wèn)了清華大學(xué)，在參觀了CERNET2 后，他驚訝地說(shuō)，在下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)上，中國(guó)已經(jīng)走在了美國(guó)前面。第二天，在國(guó)家會(huì)議中心舉行的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)大會(huì)上，Vint Cerf 又說(shuō)，“在此我想提醒諸位，中國(guó)在IPv6 方面已經(jīng)走得比世界上任何一個(gè)國(guó)家都要遠(yuǎn)了”。

一個(gè)試驗(yàn)床的誕生

20 世紀(jì)80 年代初，IPv4 協(xié)議通過(guò)。在設(shè)計(jì)之初，它被要求能承載一千萬(wàn)用戶，事實(shí)上，它支持了40 億數(shù)量的接入。在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展10 多年后，研究學(xué)者們意識(shí)到，40 億的地址將要逼近極限。

美國(guó)最早做出反應(yīng)。它意識(shí)到，要在IT 領(lǐng)域保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，必須設(shè)計(jì)新一代IP 協(xié)議。因此，從1992年到1997 年，IETF 經(jīng)過(guò)不斷試錯(cuò)、糾正、結(jié)合，在各國(guó)研究人員的共同努力下，IPv6 協(xié)議被最終確認(rèn)——擁有2 的128 次方個(gè)地址，相當(dāng)于地球上每一個(gè)平方米可以獲得10 的26 次方個(gè)地址。

IPv6 問(wèn)世以后，基于未來(lái)戰(zhàn)略視角，全球主要發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛開始IPv6 的研究和部署。歐洲建立GENAT2，美國(guó)建成INTERNET 2，亞太建成APAN。

在中國(guó)，1994 年合作建立CERNET 中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)的清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系吳建平教授和電子工程系李星教授開始了對(duì)IPv6 的研究和部署。

2004 年1 月，在布魯塞爾，CERNET2 作為全球8 大下一代互聯(lián)網(wǎng)之一，與其他7 個(gè)下一代互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)宣布開通并提供服務(wù)。CERNET 做的第一件事是建立試驗(yàn)平臺(tái)，即CERNET-6Bone，也就是我國(guó)最早的IPv6 實(shí)驗(yàn)床。該項(xiàng)目于1998 年發(fā)起，在國(guó)家自然基金委支持下，投資金額2500 萬(wàn)，聯(lián)合6 所高校，在廣州、上海、北京建成廣域IPv6 網(wǎng)絡(luò)。

CERNET2 拓?fù)?/p>

這張實(shí)驗(yàn)床的誕生，催生了一系列針對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，帶動(dòng)了基于下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用部署，培育了一批年輕的互聯(lián)網(wǎng)研究人員。

反其道而行之

2000 年期間，世界各國(guó)紛紛加快對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究步伐，大家都意識(shí)到，網(wǎng)絡(luò)已成為國(guó)家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，下一代互聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)過(guò)程中的一次重大升級(jí)，是各國(guó)重新定位互聯(lián)網(wǎng)話語(yǔ)權(quán)的歷史機(jī)遇。

2003 年，在57 位院士的建議下，經(jīng)國(guó)務(wù)院批復(fù)，8 個(gè)部委正式聯(lián)合啟動(dòng)中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI。CERNET 承擔(dān)建設(shè)其中的核心網(wǎng)之一CNGICERNET2。

2004 年，CERNET2 主干網(wǎng)開通，成為世界上規(guī)模最大的純IPv6 大型互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)，全面支持IPv6 協(xié)議，連接了我國(guó)20 個(gè)城市的25 個(gè)核心節(jié)點(diǎn)。

2005 年建成的北京國(guó)內(nèi)/國(guó)際互聯(lián)中心CNGI-6IX，分別實(shí)現(xiàn)了和其他CNGI 示范核心網(wǎng)、美國(guó)INTERNET 2、歐洲GEANT2 和亞太地區(qū)APAN 的高速互聯(lián)。

CERNET2 僅是一個(gè)項(xiàng)目嗎？當(dāng)然不是。吳建平教授當(dāng)時(shí)就指出，互聯(lián)網(wǎng)越來(lái)越普及且深入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，它不僅涉及重大的經(jīng)濟(jì)利益，更具重大的政治意義和戰(zhàn)略意義。他說(shuō)，“在這個(gè)項(xiàng)目中，清華大學(xué)作為牽頭單位和主要組織者，應(yīng)當(dāng)對(duì)項(xiàng)目有清晰的認(rèn)識(shí)：我們肯定不只是簡(jiǎn)單地達(dá)到國(guó)家對(duì)項(xiàng)目的要求，而要考慮到，在這個(gè)過(guò)程中如何自主創(chuàng)新，如何做出自己的關(guān)鍵設(shè)備和掌握自己的核心技術(shù)”。

這個(gè)基本定位決定了當(dāng)CERNET2 在建設(shè)中面臨一系列技術(shù)挑戰(zhàn)時(shí)的決策選擇。

第一個(gè)戰(zhàn)略選擇，在網(wǎng)絡(luò)路線上，CERNET2 選擇了建純的IPv6 網(wǎng)絡(luò)，這是非常大膽的，無(wú)論在當(dāng)時(shí)還是現(xiàn)在，都具有重重挑戰(zhàn)。因?yàn)樗械馁Y源幾乎都在IPv4 上，這樣做如同拋棄一切成就，重新建立一個(gè)新世界。

當(dāng)時(shí)國(guó)際上通行的做法都是采用雙棧模式，既支持IPv4，又支持IPv6，但清華的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到，這實(shí)際上仍是將矛盾轉(zhuǎn)化到IPv4 上。吳建平教授和李星教授認(rèn)為，要完成互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)本質(zhì)的創(chuàng)新，就需要在純IPv6 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行研究?！耙?jiǎng)?chuàng)新一定要不同，必須有一點(diǎn)新的想法，如果循規(guī)蹈矩按照現(xiàn)有思路一定不能成功。”李星教授說(shuō)。

中國(guó)工程院院士李國(guó)杰在2007 年提到這一決策時(shí)說(shuō)：“CERNET2 采用的純IPv6 網(wǎng)，是大膽的創(chuàng)新。因?yàn)镮Pv6 現(xiàn)在剛起步，應(yīng)用還很少，世界上現(xiàn)行的一般做法是采用IPv6overIPv4 的方式，讓IPv6 上的用戶訪問(wèn)IPv4 的資源。CERNET2 反其道而行之，它采用IPv4overIPv6 的方式，讓IPv4 的用戶訪問(wèn)IPv6 的資源，看似很反常，但其實(shí)也很合情理，我們的目的不是要推IPv6 嗎？那就從現(xiàn)在開始強(qiáng)制培養(yǎng)應(yīng)用，讓未來(lái)用戶轉(zhuǎn)到IPv6 上來(lái)。”

2004 年1 月，中國(guó)CERNET 與美國(guó)、歐盟等全球最大的八大學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)宣布開通全球IPv6 下一代互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

第二個(gè)戰(zhàn)略選擇，在組網(wǎng)方式上，CERNET2 選擇了復(fù)雜的組網(wǎng)方式：三分之二國(guó)產(chǎn)設(shè)備、三分之一國(guó)外設(shè)備。李星教授總結(jié)說(shuō)，“要復(fù)雜，要混合，要不干凈”。為什么要這樣？因?yàn)橹挥袕?fù)雜的網(wǎng)絡(luò)才能最大程度地暴露問(wèn)題，暴露出問(wèn)題，才會(huì)在解決中進(jìn)步。這其中也蘊(yùn)含著一個(gè)培養(yǎng)人才的思路，清華大學(xué)教授考學(xué)生有一個(gè)理念，叫“教一練二考三”，一定是平時(shí)作業(yè)中沒有見過(guò)的考試題目才能測(cè)試出考生的真實(shí)水平。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也是如此，只有復(fù)雜的環(huán)境才能培養(yǎng)人。同時(shí)，還有一個(gè)重要的考慮：“在基礎(chǔ)設(shè)備上，不能簡(jiǎn)單強(qiáng)調(diào)國(guó)內(nèi)、國(guó)外設(shè)備，我們的產(chǎn)品和設(shè)備一定要參與國(guó)際大競(jìng)爭(zhēng)，互聯(lián)網(wǎng)是一定要國(guó)際化的?！崩钚墙淌谡f(shuō)。

攻堅(jiān)核心技術(shù)

在關(guān)鍵路線確定后，吳建平教授和李星教授遇到的首要挑戰(zhàn)是兩代網(wǎng)如何過(guò)渡。

由于語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序不同，不能兼容，IPv4 和IPv6 之間的過(guò)渡非常具有挑戰(zhàn)性。在如何與IPv4 打通這一問(wèn)題上，他們先后研究了IPv4overIPv6 的隧道過(guò)渡技術(shù)和基于無(wú)狀態(tài)IPv4/IPv6 的翻譯技術(shù)。

2005 年，研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次提出“IPv4overIPv6隧道過(guò)渡技術(shù)”，采用路由尋址變換的方式穿透IPv6主干網(wǎng)實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。技術(shù)研發(fā)出來(lái)后，取得了重要的進(jìn)展，并形成了國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF 的若干RFC標(biāo)準(zhǔn)。

中國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGI-CERNET2/6IX 驗(yàn)收會(huì)現(xiàn)場(chǎng)

2007 年，團(tuán)隊(duì)認(rèn)識(shí)到隧道技術(shù)還是不能使IPv4 和IPv6 互聯(lián)互通。所謂互聯(lián)互通，就是IPv6 的服務(wù)器要能被純IPv4 訪問(wèn)，IPv4 的服務(wù)器要能被IPv6 訪問(wèn)。有了互聯(lián)互通的技術(shù)，就可以逐步從IPv4 向IPv6 轉(zhuǎn)移，既可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)，也可以與IPv4 完全互通，從而新建純IPv6 網(wǎng)絡(luò)，并逐漸將現(xiàn)有的IPv4 用戶轉(zhuǎn)移到IPv6 上，用戶可在不知不覺中實(shí)現(xiàn)過(guò)渡。

在團(tuán)隊(duì)的不懈研究下，IVI 技術(shù)形成。在羅馬數(shù)字里，IV 是四，VI 是六，IVI 代表IPv4 和IPv6 的過(guò)渡訪問(wèn)。實(shí)際上，這類似于讓高速行駛的四缸汽車在不熄火的情況下逐步升級(jí)成六缸汽車，IPv4 和IPv6 互通的問(wèn)題得以基本解決。IVI 成為當(dāng)前公認(rèn)的向IPv6 過(guò)渡最可靠的方式，并獲得了9 個(gè)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組織IETF 的RFC。IVI 的出現(xiàn)標(biāo)志著清華大學(xué)CERNET2 團(tuán)隊(duì)的研究成果整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，使無(wú)狀態(tài)翻譯技術(shù)首次在全球互聯(lián)網(wǎng)上規(guī)模使用，對(duì)于引領(lǐng)全球向IPv6 下一代互聯(lián)網(wǎng)過(guò)渡具有重要意義。

對(duì)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究貫穿整個(gè)CERNET2 的建設(shè)與部署中。吳建平教授認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)在發(fā)展中不斷演進(jìn)和創(chuàng)新，在演進(jìn)過(guò)程中，推動(dòng)著互聯(lián)網(wǎng)新的技術(shù)發(fā)展，科研人員應(yīng)當(dāng)積極參與其中。

安全性一直是互聯(lián)網(wǎng)的重大安全問(wèn)題，斯諾登事件之后這一點(diǎn)更加得到全球認(rèn)可，網(wǎng)絡(luò)空間安全的重要性引起了全球的高度重視。

吳建平教授認(rèn)為，IPv6 為解決全球性重大安全問(wèn)題，以及我國(guó)掌握核心技術(shù)提供了新的技術(shù)平臺(tái)。在CERNET2 的建設(shè)中，他們研究了真實(shí)IPv6 源地址驗(yàn)證技術(shù)及其規(guī)模應(yīng)用。接入網(wǎng)真實(shí)源地址驗(yàn)證技術(shù)的基本思想是：通過(guò)一個(gè)由真實(shí)IPv6 地址準(zhǔn)入驗(yàn)證服務(wù)器、真實(shí)IPv6 地址準(zhǔn)入交換機(jī)和真實(shí)IPv6 地址準(zhǔn)入客戶端構(gòu)成的系統(tǒng)對(duì)用戶進(jìn)行準(zhǔn)入控制。該技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)攻擊行為溯源提供技術(shù)基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)空間大國(guó)博弈提供網(wǎng)絡(luò)行為真實(shí)性依據(jù)。該技術(shù)由IETF 批準(zhǔn)通過(guò)成為RFC5210，是在非中文相關(guān)的互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)領(lǐng)域以我國(guó)學(xué)者為主體署名的第一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)RFC。

一個(gè)協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)

CNGI 項(xiàng)目首期于2003 年啟動(dòng)，2006 年驗(yàn)收。驗(yàn)收會(huì)上，CNGI-CERNET2 通過(guò)了眾多院士領(lǐng)銜參加的鑒定驗(yàn)收。專家們高度評(píng)價(jià)CERNET2 在下一代互聯(lián)網(wǎng)研究上所獲得的突破性成績(jī)，“屬國(guó)際首創(chuàng)，總體上達(dá)到世界領(lǐng)先水平”。同年，CERNET2因?yàn)檫@些突破性成就，入選兩院院士評(píng)選的10 大科技進(jìn)展。

2007 年，CNGI-CERNET2 獲得國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。2013 年，下一代互聯(lián)網(wǎng)4over6 過(guò)渡技術(shù)榮獲國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)。2010 年，國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)把最高獎(jiǎng)波斯塔爾獎(jiǎng)授予吳建平教授。2017 年，“基于無(wú)狀態(tài)翻譯的IPv6 融合過(guò)渡技術(shù)及應(yīng)用”獲得中國(guó)通信學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

百所IPv6 校園網(wǎng)提供千個(gè)應(yīng)用服務(wù)，跨國(guó)界藝術(shù)表演。

獲國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)RFC 情況

目前，CERNET2 擁有41 個(gè)節(jié)點(diǎn)，支持全部CERNET 用戶接入IPv6，是我國(guó)研究下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、開發(fā)重大應(yīng)用、推動(dòng)下一代互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)試驗(yàn)設(shè)施，為我國(guó)下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。

同時(shí)，CERNET2 成為全國(guó)范圍的產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新平臺(tái)。在CNGI-CERNET2 的基礎(chǔ)上，高校紛紛行動(dòng)，極大豐富了IPv6 網(wǎng)絡(luò)上的資源，進(jìn)而培育了我國(guó)最初的IPv6 用戶。2009～2012 年期間，百所高校校園網(wǎng)IPv6 技術(shù)升級(jí)，研制完成并規(guī)模應(yīng)用了IPv6 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行管理與服務(wù)支撐系統(tǒng)，升級(jí)改造和新開發(fā)了一批重要的教育科研IPv6 網(wǎng)絡(luò)信息資源與應(yīng)用系統(tǒng)。

在發(fā)展中，CERNET2 團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，對(duì)下一代互聯(lián)網(wǎng)的研究一定要激發(fā)大學(xué)生群體的創(chuàng)造性和興趣。從2015 年開始，CERNET 國(guó)家網(wǎng)絡(luò)中心和賽爾網(wǎng)絡(luò)合作舉辦每年一度的“下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6 技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目及大賽”，鼓勵(lì)和支持各會(huì)員高校師生積極開展下一代互聯(lián)網(wǎng)軟硬件技術(shù)及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)空間安全技術(shù)的創(chuàng)新研究。5 年來(lái)，高校中一批又一批的學(xué)生和教師潛心鉆研，貢獻(xiàn)自己的聰明才智，產(chǎn)生了多項(xiàng)具有創(chuàng)造力和生命力的IPv6 應(yīng)用，為下一代互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新做出了貢獻(xiàn)。

迎接新的開始

經(jīng)過(guò)20 年的發(fā)展，IPv4 已成為全球的重要基礎(chǔ)設(shè)施，但因地址已耗盡，向IPv6 過(guò)渡大勢(shì)所趨。2016 年11 月，IETF 組織最高領(lǐng)導(dǎo)層IAB 發(fā)表的關(guān)于支持IPv6發(fā)展的重要聲明指出，IAB 希望IETF 能夠在新的RFC標(biāo)準(zhǔn)中，停止要求新設(shè)備和新的擴(kuò)展協(xié)議兼容IPv4，未來(lái)的新協(xié)議全部在IPv6 基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。這個(gè)公告的發(fā)布表明IETF 正式放棄IPv4，未來(lái)所有信息全部要建立在IPv6 的基礎(chǔ)上。這是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)非常重要的里程碑，表明IPv6 成為互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)無(wú)可爭(zhēng)議的發(fā)展趨勢(shì)和方向。

然而，2013 年以來(lái)，當(dāng)世界各國(guó)紛紛加快發(fā)展部署IPv6 時(shí)，我國(guó)的IPv6 發(fā)展卻放慢腳步，運(yùn)營(yíng)商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的相互等待使IPv6 止步不前。不進(jìn)則退，幾年之后，我國(guó)IPv6 的總體發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于許多發(fā)達(dá)國(guó)家，甚至是發(fā)展中國(guó)家。

在此背景下，2017 年底，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳及時(shí)印發(fā)《推進(jìn)IPv6 規(guī)模部署行動(dòng)計(jì)劃》，以國(guó)家行動(dòng)推動(dòng)IPv6 規(guī)模部署，IPv6 發(fā)展迎來(lái)了新時(shí)代。

2018 年中，教育部科技司司長(zhǎng)雷朝滋指出，在正在掀起的全行業(yè)的IPv6 大規(guī)模部署中，CERNET2作為應(yīng)用先鋒，要積極依托多年來(lái)在IPv6 上的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、用戶基礎(chǔ)、研究基礎(chǔ)等優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)交流和經(jīng)驗(yàn)分享，勇于承擔(dān)向IPv6 過(guò)渡的示范重任。起到支撐“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，超前布局下一代互聯(lián)網(wǎng)的示范作用，為國(guó)家的IPv6 發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)揮重要示范作用。

與此同時(shí)，把握IPv6 規(guī)模部署的歷史機(jī)遇，加大對(duì)互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的研究，對(duì)體系研究進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新和投入，依靠體系結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，解決互聯(lián)網(wǎng)安全問(wèn)題尤為重要?！盎ヂ?lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵核心技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究從未停止，競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈。”吳建平教授說(shuō)。

2018年，吳建平教授應(yīng)邀參加中央電視臺(tái)《開講啦》節(jié)目，講述關(guān)于下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6 的故事。他說(shuō)：“中國(guó)不能僅僅是互聯(lián)網(wǎng)的享用者，更應(yīng)該成為互聯(lián)網(wǎng)的貢獻(xiàn)者。我們不預(yù)測(cè)未來(lái)，我們創(chuàng)造未來(lái)!”